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数学建模软件介绍
! r! m5 [. E7 e6 _$ Q8 L一般来说学习数学建模,常用的软件有四种,分别是:matlab、lingo、Mathematica和SAS下面简单介绍一下这四种。
# [* I5 H! m7 u, B7 u# o' g+ r7 E) [' S/ @# x7 Z. s
1.MATLAB的概况 # i7 f; q5 j; F% g
MATLAB是矩阵实验室(Matrix Laboratory)之意。除具备卓越的数值计算能力外,它还提供了专业水平的符号计算,文字处 : x% S* e, j' ^8 ~
- T6 x: E* {/ R8 N8 H; o5 j1 e
理,可视化建模仿真和实时控制等功能。 ' W% _% D- X: @; x# s, A& P
# d* o8 X1 j8 A" S: b4 i0 E( j
MATLAB的基本数据单位是矩阵,它的指令表达式与数学,工程中常用的形式十分相似,故用MATLAB来解算问题要比用C,FORTRAN等
/ n$ `- p. Z; d& g& G0 d/ S( F% b
8 z+ ?- o. v' R/ [( [语言完相同的事情简捷得多.
8 n5 k: M5 ~9 ?) h2 {# I) s
- b5 v) t; k7 a当前流行的MATLAB 5.3/Simulink 3.0包括拥有数百个内部函数的主包和三十几种工具包(Toolbox).工具包又可以分为功能性工具 ; T f6 @. _: {( Q. g
p9 V7 [9 C6 K/ ]: a- a9 T包和学科工具包.功能工具包用来扩充MATLAB的符号计算,可视化建模仿真,文字处理及实时控制等功能.学科工具包是专业性比较强
0 K6 G, G* T. o& ^
* z, N( @3 K9 o1 \) l, ]的工具包,控制工具包,信号处理工具包,通信工具包等都属于此类. 2 @( \- s/ P- o- U
; m4 I* v- [" z% B# S3 {开放性使MATLAB广受用户欢迎.除内部函数外,所有MATLAB主包文件和各种工具包都是可读可修改的文件,用户通过对源程序的修改 . \3 ]* D' }0 v$ }% ~3 c( S
, s3 Y7 x2 |/ U, e+ @# m% t, v或加入自己编写程序构造新的专用工具包. " I4 H) q3 V/ o4 Y8 `
$ W2 M& ]; g4 Z8 F% t
2.Mathematica的概况 2 F% l& T, t' I( B) Q) e9 s/ P
Wolfram Research 是高科技计算机运算( Technical computing )的先趋,由复杂理论的发明者 Stephen Wolfram 成立于
% g! ?- E6 B7 r) b* V. S; R$ A" Q" _: }" j, U; Z
1987年,在1988年推出高科技计算机运算软件Mathematica,是一个足以媲美诺贝尔奖的天才产品。Mathematica 是一套整合数字以 ' v; s2 ~2 F* R( G: q" \
, ]6 i1 f8 H N/ y% `4 J# }
及符号运算的数学工具软件,提供了全球超过百万的研究人员,工程师,物理学家,分析师以及其它技术专业人员容易使用的顶级 . k9 r" r' {% D9 B
+ `& q2 Y* T3 i" A1 a( H( {; C科学运算环境。目前已在学术界、电机、机械、化学、土木、信息工程、财务金融、医学、物理、统计、教育出版、OEM 等领域广 ' x0 B+ J8 P1 h! g
" q; n: R4 g6 n4 `5 }$ r2 K0 J泛使用。
% |8 r6 b7 W. o! D% o9 {9 u
& c3 w) N. b# f4 d# t+ c$ xMathematica 的特色
0 n5 M1 Z; n; z5 g+ f; O. ]) a2 e$ |! W
·具有高阶的演算方法和丰富的数学函数库和庞大的数学知识库,让 Mathematica 5 在线性代数方面的数值运算,例如特征向量、 反矩阵等,皆比Matlab R13做得更快更好,提供业界最精确的数值运算结果。 " a& g( s: {& Z. ^4 p7 @
9 O g9 o# W6 S" U0 t
·Mathematica不但可以做数值计算,还提供最优秀的可设计的符号运算。
* B8 H0 }) N- q% A. d: C7 }8 S) ]- C8 x6 F* }8 ^; C
·丰富的数学函数库,可以快速的解答微积分、线性代数、微分方程、复变函数、数值分析、机率统计等等问题。
1 g$ K3 D# N, [; S# G z/ l, v- e5 q4 j4 M& X
·Mathematica可以绘制各专业领域专业函数图形,提供丰富的图形表示方法,结果呈现可视化。 1 z) ]- D4 m2 O! R [/ |8 }
( ^; |! A k+ S+ U5 F u: E$ T5 w
·Mathematica可编排专业的科学论文期刊,让运算与排版在同一环境下完成,提供高品质可编辑的排版公式与表格,屏幕与打印的 自动最佳化排版,组织由初始概念到最后报告的计划,并且对 txt、html、pdf 等格式的输出提供了最好的兼容性。
. E- d7 y0 @7 \5 u1 {8 ~
$ h, _8 p+ L S s+ u& {·可与 C、C++ 、Fortran、Perl、Visual Basic、以及 Java 结合,提供强大高级语言接口功能,使得程序开发更方便。
6 D. Z0 J* G9 L7 ~8 m- J& d5 x3 x- x, V' i
·Mathematica本身就是一个方便学习的程序语言。 Mathematica提供互动且丰富的帮助功能,让使用者现学现卖。强大的功能,简 单的操作,非常容易学习特点,可以最有效的缩短研发时间。 " E N) u" a/ s- L3 M1 W% y
# ^8 @% `0 |, O* i. V/ V: \
3.lingo的概况
8 F1 B) q* {0 r+ f+ \5 ^' N0 z% mLINGO则用于求解非线性规划(NLP—NON—LINEAR PROGRAMMING)和二次规则(QP—QUARATIC PROGRAMING)其中
8 a4 _7 l$ ~' L$ ^8 r u
0 v$ t9 g6 \6 K$ Y% cLINGO 6.0学生版最多可版最多达300个变量和150个约束的规则问题,其标准版的求解能力亦再10^4量级以上。虽然LINDO和 " B$ S0 F1 }) _
, K; n$ m' S$ V, W5 P2 V- i3 r7 P2 T
LINGO不能直接求解目标规划问题,但用序贯式算法可分解成一个个LINDO和LINGO能解决的规划问题。 ) i; s- a. l( `# Q
- N( d7 a2 E% w9 g: p w
8 V* J( s8 s: c2 s
模型建立语言和求解引擎的整合
5 n" j" L* e" W T5 J* j5 ]
8 z+ I# C; p) T; k' b* c% l% c
- x' W/ M- i0 c* N# ?% o6 R0 n% NLINGO是使建立和求解线性、非线性和整数最佳化模型更快更简单更有效率的综合工具。LINGO提供强大的语言和快速的求解引擎来阐述和求解最佳化模型。
7 [+ t( ^: I# A/ A; M
3 d: ?1 `( {+ y7 \2 Q9 ]
" r+ K! _4 }* }+ \4 H7 p) m■ 简单的模型表示 " A8 B1 u$ z3 H) t% v
LINGO可以将线性、非线性和整数问题迅速得予以公式表示,并且容易阅读、了解和修改。
) ~' P8 ]/ v! D4 Y% Z5 `
$ k4 Z2 ~6 g$ T/ ]# y5 g, b' m5 S ^+ s9 G$ E3 P
■ 方便的数据输入和输出选择 ( M1 W% c* b8 `
LINGO建立的模型可以直接从数据库或工作表获取资料。同样地, LINGO可以将求解结果直接输出到数据库或工作表。 8 B- ]0 y8 p, p" e
1 L3 I8 D: l! Z. D
2 S8 d4 A0 g# ^1 C■ 强大的求解引擎 " j1 L6 j. x8 \4 i3 q
LINGO内建的求解引擎有线性、非线性(convex and nonconvex)、二次、二次限制和整数最佳化。 5 {# [' j# g W
9 i. L( d% m& E% \# u9 a
; U$ g! `! i1 p5 t
■ Model Interactively or Create Turn-key Applications
1 }; n% h4 s) x. ^3 L- {LINGO提供完全互动的环境供您建立、求解和分析模型。LINGO也提供DLL和OLE界面可供使用者由撰写的程序中呼叫。 & Z" i2 x- E2 n3 v
/ Q6 t8 g7 }: U/ q# v
2 o" i1 \7 I4 ]+ e■ 广泛的文件和HELP功能 " [% S0 F8 i+ d, X/ d. h
LINGO提供的所有工具和文件可使你迅速入门和上手。LINGO使用者手册有详细的功能定义。
/ T' B# R. q# e" T9 v, d+ g
% D& x; H& [2 b6 F/ {4.SAS软件概况
' C/ S, Y, ?+ \. U2 w1 W4 YSAS系统全称为Statistics Analysis System,最早由北卡罗来纳大学的两位生物统计学研究生编制,并于1976年成立了SAS软件研究所,正式推出了SAS软件。SAS是用于决策支持的大型集成信息系统,但该软件系统最早的功能限于统计分析,至今,统计分析功能也仍是它的重要组成部分和核心功能。SAS现在的版本为9.0版,大小约为1G。经过多年的发展,SAS已被全世界120多个国家和地区的近三万家机构所采用,直接用户则超过三百万人,遍及金融、医药卫生、生产、运输、通讯、政府和教育科研等领域。在英美等国,能熟练使用SAS进行统计分析是许多公司和科研机构选材的条件之一。在数据处理和统计分析领域,SAS系统被誉为国际上的标准软件系统,并在96~97年度被评选为建立数据库的首选产品。堪称统计软件界的巨无霸。在此仅举一例如下:在以苛刻严格著称于世的美国FDA新药审批程序中,新药试验结果的统计分析规定只能用SAS进行,其他软件的计算结果一律无效!哪怕只是简单的均数和标准差也不行!由此可见SAS的权威地位。
, Y0 u3 O. M4 q2 W- B; a B; f/ p$ c
SAS系统是一个组合软件系统,它由多个功能模块组合而成,其基本部分是BASE SAS模块。BASE SAS模块是SAS系统的核心,承担着主要的数据管理任务,并管理用户使用环境,进行用户语言的处理,调用其他SAS模块和产品。也就是说,SAS系统的运行,首先必须启动BASE SAS模块,它除了本身所具有数据管理、程序设计及描述统计计算功能以外,还是SAS系统的中央调度室。它除可单独存在外,也可与其他产品或模块共同构成一个完整的系统。各模块的安装及更新都可通过其安装程序非常方便地进行。SAS系统具有灵活的功能扩展接口和强大的功能模块,在BASE SAS的基础上,还可以增加如下不同的模块而增加不同的功能:SAS/STAT(统计分析模块)、SAS/GRAPH(绘图模块)、SAS/QC(质量控制模块)、SAS/ETS(经济计量学和时间序列分析模块)、SAS/OR(运筹学模块)、SAS/IML(交互式矩阵程序设计语言模块)、SAS/FSP(快速数据处理的交互式菜单系统模块)、SAS/AF(交互式全屏幕软件应用系统模块)等等。SAS有一个智能型绘图系统,不仅能绘各种统计图,还能绘出地图。SAS提供多个统计过程,每个过程均含有极丰富的任选项。用户还可以通过对数据集的一连串加工,实现更为复杂的统计分析。此外,SAS还提供了各类概率分析函数、分位数函数、样本统计函数和随机数生成函数,使用户能方便地实现特殊统计要求。+ e8 c' o) K' s2 t
参考资料:http://hi.baidu.com/keaiquan/blog/item/965b8a01436c8dd7267fb554.html |
zan
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